【編者按】CIMT2023（第十八屆中國國際機床展覽會）已于4月15日圓滿落幕。展會期間，主辦方中國機床工具工業協會有關分會組織人員針對本專業領域展品進行評述，現編發部分文章，供業界參考。文章觀點僅代表作者本人。
 

　　一、前言
 

　　第十八屆中國國際機床展覽會(CIMT2023)于2023年4月10-15日在北京中國國際展覽中心(順義館)舉辦，展出面積14萬平方米，來自全球28個國家和地區的1600家展商攜數萬臺套機床工具產品共襄盛會。境內外著名機床工具制造商悉數到場，13個國家和地區的機床協會或貿促機構等組團參展，CIMT2023又一次成為全球機床工具行業關注的焦點。
 

　　CIMT2023展會以“融合創新數智未來”為主題，旨在促進信息化技術與制造技術的深度融合，探索未來數字化和智能化制造之路。展會主題緊扣制造技術發展方向和時代特點，在業內外引起巨大共鳴和廣泛關注。
 

　　筆者本次觀展的主要目的是了解同行新產品和新技術，了解機床行業發展趨勢。
 

　　二、部分展品簡介及分析
 

　　（一）工業機器人
 

　　作為機床專業展，單獨參展的機器人廠家并不多，展會上的機器人主要是機床廠家用來展示機床自動化產線單元配套的。據此，也可以看到一些未來機器人的發展趨勢和加工生產的發展方向。
 

　　1. FANUC（發那科）
 

　　(1)注塑機器人單元
 

　　展示了注塑機生產管理系統。借助金屬粉末射出成形和熱流道注塑技術，通過注塑機和4模腔模具，進行光纖接頭注塑。采用一臺M-10iD/12機器人給注塑機下料，經過冷卻和稱重檢測后，將工件放置于料盒中。利用適于成形工廠國際化和大規模化生產的質量信息管理工具ROBOSHOT-LINKi，同時采用便于操作的iHMI新主頁畫面，協助機器人快速簡便啟動自動化系統。
 

 

       (2)醫療骨板自動化加工系統

 

　　用機器人進行醫療骨板加工的自動化上下料和打磨。
 

 

       (3)彎管自動化系統

 

　　用一臺M-710iC/50機器人進行彎管演示，機器人配備彎管軟件工藝包，可以實現折彎跟隨，和多彎曲半徑折彎。
 

 

       (4)協作機器人

 

　　此次展會FANUC展示了CRX全系列的協作機器人產品，其中的亮點是新品CRX-25iA，最大負載25kg，最大臂展1889mm，防護等級IP67，本體質量135kg，協作模式下最高速度達到1000mm/s，高速模式下最大速度達到2000mm/s，達到了協作與效率、負載能力的良好平衡。這款機器人號稱行業內最大的協作機器人，雖然此前已有不少企業推出了25kg級別的協作機器人，如新松、UR、節卡等。協作機器人的負載越做越大，說明未來協作機器人與工業機器人的界限會越來越模糊，會向彼此靠攏。不管是“協作工業化”，還是“工業協作化”，都是為了使機器人的性能更加均衡、更加全面，在滿足客戶使用要求的前提下，為客戶實現利益最大化。
 

　　FANUC的協作機器人每個關節都配置一個力矩傳感器，提高了力控的精度，但是成本也較高，價格在20萬元以上。末端有一個使能開關，進行拖動示教時，需要長按使能開關，拖動的流暢性尚有提升空間。
 

 

　　在協作機器人新能源汽車擰螺絲應用展示單元，現場吸引了不少觀眾駐足。用一臺CRX-10iA/L機器人配備視覺系統進行汽車座椅工件螺絲擰緊，采用iCARE信息化監控系統監控。用一臺CRX-20iA/L機器人進行車架工件螺絲擰緊，通過提高機器人的剛性以及受力分析校核，最大擰緊力矩可達200Nm，可預緊M16的螺釘。可以預見此類產品在新能源汽車領域會有非常大的應用空間，也足見FANUC對新能源汽車市場的重視。
 

　　2．ABB機器人
 

　　(1)全自動機床上下料，原鑄件檢測方案
 

　　用一臺IRB4600機器人配合3D視覺進行無序擺放的工件抓取。用IRB 2600配合2D視覺對傳送帶上的工件進行抓取，并送至協作機器人GoFa TM CRB 15000處，GoFa抓取掃描儀，通過非接觸式藍光面掃描技術，掃描鑄件，獲得完整的三維點云數據，與事先導入系統的CD模型進行比對，自動生成精度檢測報告，并計算加工面積，然后由IRB 2600抓取完成檢測的工件替換機床中已加工完成的工件，進行加工。已完成的工件被抓取放置在下料傳送帶上輸出。該方案不再需要人工操作，真正做到機床上下料、加工及檢測全自動化，集成MES生產管理系統，提高實時的生產可見性，幫助企業更好地決策，實現降本增效。
 

 

       (2)曲軸去毛刺拋光單元

 

　　本單元演示了ABB機器人配合變位機，使用氣動主軸，對曲軸和壓鑄件邊緣進行去毛刺及拋光作業。相對于人工作業，該解決方案能夠顯著提高生產效率，加快新品導入速度，有利于產品質量一致性的達成和作業環境的改善。該機器人采用了特殊設計的十字激光TCP輔助標定單元，將機器人的TCP標定精度/速度提升35%。
 

 

　　埃斯頓主要展示了與鈑金沖壓和折彎相關的機器人。
 

　　(1)全新一代高速沖壓系列機器人
 

　　ER15-1520-PR四軸小碼垛機器人，負載15kg，臂展1520mm，速度提升20%，具有沖壓專用工藝軟件包，具有隨動功能。
 

 

       (2)高速折彎專用機器人

 

　　展示了ER45、ER80B、ER130系列折彎專用機器人。埃斯頓憑借其專門開發的折彎機器人本體和隨動折彎的算法功能，可為客戶提供自動化鈑金折彎解決方案，在鈑金折彎領域占有較大的市場份額。
 

 

　　凱恩帝也開發了工業機器人的控制系統和示教器，在CIMT2023現場展示了機器人配3D視覺演示、激光焊縫跟蹤演示和焊接工藝展示。
 

 

 

　　三菱演示了一臺機器人給機床上下料的自動化單元。為了兼具效率和安全性，使用了一個激光雷達傳感器，對機器人的工作區域進行監控，當有人或物體進入黃色減速區時，機器人會減速工作，當進入紅色停止區時，機器人會停止工作。
 

　　6.廣數機器人
 

　　廣州數控展示了全新推出的全數字高端焊機“數控神焊”單元，包括全數字高端焊機MDC-500P和中空焊接機器人RH06A2。用RH06A2高精中空焊接機器人配合雙軸變位機進行雙貫線焊接演示，并展示了一些超薄板焊接和增材焊接的樣品。
 

　　MDC-500P伺服焊機，采用的是MDC微創冷焊的焊接工藝，在傳統GMAW電源基礎上融合數控伺服控制技術，焊接時焊絲以高頻高速抽拉動作實現精準能量控制和“無飛濺引弧”。與傳統的MAG/MIG技術相比，金屬熔滴過渡熱輸入量會更低，變形較小。可焊接0.3mm不銹鋼、碳鋼、硅鋼，且飛濺極低。亦可用于3D增材焊接，現場展示了一些不同材料的3D增材焊接樣品，引起了大量觀眾的興趣。
 

　　RH06A2-1490高精中空焊接機器人，采用高精密減速器、高剛度本體結構設計，采用全新SJTRE系列高速電機，運行速度波動降低30%。采用具有抑振功能的全新一體化伺服，機器人重復定位精度可達±0.03mm，軌跡重復性≤0.1mm。配合MDC-500P伺服焊機可實現0.3mm超薄板焊接。本體采用大中空腕體結構設計，末端手腕中空徑可達Ø50mm，焊槍線纜內置走線，減少線纜干涉、磨損。整體造型采用大量的流線形線條和弧形臂設計，造型優美，并讓出工作空間減少機器人本體與工件干涉的機會。
 

　　RH06A2-1490中空焊接機器人形成了3款系列化產品，另包括RH06A2-2000超大臂展中空焊接機器人和RH06B1七軸中空焊接機器人。
 

　　RH06A2-2000，最大負載10kg，最大臂展2000mm，可支持正/側/倒裝，可滿足更多應用場合的需求。
 

　　RH06B1七軸中空焊接機器人，最大負載6kg，最大臂展1605mm，冗余自由度設計可以使機器人具有更高的運動靈活性，可靈活避障，實現高密度擺放，全周焊接，適用于空間狹小、工況復雜的應用場合，如汽車產線上。在不需要變位機配合的情況下也可以使焊槍在焊接過程中始終保持最佳焊接姿態，在一些應用場合下，和六軸機器人相比，可以省去一臺雙軸變位機，節約空間和成本。
 

RH06A2-1490中空焊接機器人
 

　　7.其他
 

　　ATI工業自動化公司展示了機器人焊縫打磨工作站、發動機殼體去毛刺工作站、機器人上下料\裝配及打磨工作站等。機器人通過末端加裝六維力傳感器或者浮動打磨頭實現恒力工作，機器人只需要按照預定軌跡去走就行了，控制簡單，但成本也會相應增加很多。展示案例都是針對汽車行業的，說明現在新能源汽車領域需求旺盛，供應商對該領域也更加重視。
 

機器人焊縫打磨工作站
 

發動機殼體去毛刺工作站
 

機器人上下料\裝配及打磨工作站
 

　　（二）機床數控系統
 

　　通過參觀展臺展品和聽取技術交流可以看出，數控系統廠家的產品更多是往高效、易用、智能、數字孿生方向發展。
 

　　1．FANUC
 

　　FANUC在數控系統產品方面重點展示了新的界面軟件包FANOVI，CNC技術包括：表面精細處理技術、高效加工、智能伺服控制、工業網絡支持、預防性維護等。
 

　　高精度模具板加工：采用自動穿絲線切割機進行加工，工作臺最大高度充水時間縮短近50%，排水時間縮短近20%，操作效率提升。采用線切割機生產管理系統，適用于國際化和大規模化生產，可輕松實現加工程序傳送、設備狀態監控和生產結果分析等功能，提高運轉效率。
 

 

　　Smart LINK iCARE管理系統：通過該管理系統可以在線監測設備和機器人的運行情況，做預判性維護，并分析各設備的工作量是否飽和。
 

　　FANUC數字孿生：推出CNC GUIDE2軟件，不僅可以實現CNC操作模擬、在PC運行仿真，還可以生成保護各種特性的伺服模型、機床模型，實現目標機床加工的快速仿真，驗證加工時長和推定加工效果；推出SERVO VIEWER軟件，在免切削情況下推定實機加工的表面效果，可以準確仿真出摸具零件加工表面是否存在過切、欠切等情況。
 

 

　　西門子展示了SINUMERIK ONE數控系統、虛擬調試與加工及其他技術。
 

　　SINUMERIK ONE是西門子推動機床行業數字化轉型的關鍵產品，具有創建相應數字孿生的多功能軟件，可實現虛擬與現實的無縫交互。憑借其全新硬件平臺和豐富的創新性功能，SINUMERIK ONE進一步提高了加工速度、精度和質量，樹立了生產力新標準。
 

　　虛擬調試與加工技術。在機床設計時，可以模擬機床安裝數控系統后的各項功能、部件運動執行情況，提高研發設計及調試效率；提供軟件工件，在機床進行零件加工前仿真機床執行加工程序的實際動作，優化加工，避免碰撞，提高機床實際使用效率。
 

虛擬加工軟件
 

　　具備其他提升加工效率、加工精度及監測保護等功能，智能動態響應自適應，跟進機床軸位置和速度變化，CNC按照預設曲線自適應調整控制參數，使機床始終處于理想加工條件。刀具監控功能可以實時監控刀具狀態，還可以進行異常負載監控。
 

　　3．廣州數控
 

　　廣州數控展示了新品GSK27i系列數控系統和新款力矩電機。
 

　　GSK27i系列是多通道五軸聯動數控系統，支持4個通道32個軸，每個通道支持4個主軸，還能支持五軸聯動，集成了動態防碰撞、空間補償、密碼安全中心、數字孿生、模具高速高精加工、智能刀具破損等功能以及一些先進技術。
 

 

　　智能熱補償功能可通過對機床各軸的移動數據采集，建立模型，預估絲杠溫度變化，進行絲杠伸長的智能補償。通過此技術可減少熱機時間，提高位置精度。
 

　　密碼安全中心功能可通過密碼安全中心保障用戶數據信息安全，加密文件只能由對應UKEY進行權限驗證后才能解密，避免權限被隨意獲取導致數據被惡意盜取。用戶可以使用密碼安全中心功能配合UKEY進行權限的注冊和管理及相關數據加解密。
 

　　廣州數控的新款力矩電機有別于市場上常見的內轉子力矩電機，該力矩電機為外轉子，內部集成了冷卻結構，能夠縮小電機體積，具有轉速波動小、過載能力強、精度高的特點。
 

　　（三）熱點分析
 

　　1．定制化功能
 

　　(1)FANUC
 

　　從FANUC(發那科)了解到，FANUC已經開發出FANUCPICTURE(畫面創建)，只需在電腦上粘貼按鈕或指示燈等零件，就可以輕松創建機床操作畫面。畫面創建工具是一種最適于創建CNC專用畫面的發那科獨有用戶接口，使用方便。創建的畫面可以在各種機型的CNC上顯示、操作，還可以利用通用劇本輕松地安裝網絡通信及文件控制等復雜功能。此外，PANELi系列顯示器可利用顯示器的性能創建畫面，顯示各國語言文字及任意大小的字體，可以顯示全彩的按鈕和指示燈以及高清圖像。
 

　　(2)三菱
 

　　從三菱了解到，三菱應用NCDesigner2提供開發環境，機床廠家可簡單創建帶有自己特色的定制界面。開發界面的方式包括直譯方式(無C++語言)和編譯方式(C++語言)，前者支持開發比較簡單的界面，而后者則具有更復雜的控制功能。
 

　　2.互聯網產品
 

　　(1)廣州數控
 

　　廣州數控在CIMT2023展出設備管理系統和2D組態看板，對應播放3D產品應用案例，實物展出IoT硬件網關，同時將展館合作伙伴的機床數據接入到設備管理系統云端進行展示，打通了云端和攜匯智聯公司互聯互通平臺的通信。
 

　　廣數互聯網產品成為本屆展會相關展品的代表，從IoT網關數據采集到設備信息監控，各合作廠商機床數據匯聚到云端，手機掃碼云端了解設備信息，數據鏈完整。
 

廣數互聯網產品
 

　　(2)FANUC
 

　　北京發那科主要負責CNC系統業務，上海發那科主要負責機器人業務。互聯網產品方面，北京發那科主推IoT特色功能，包含數據采集展示看板、IoT硬件網關等；上海發那科主推云端遠程服務系統，主要是機器人遠程監控、運行健康相關功能，生產計劃、程序管理等。另外，針對其他設備設有專屬軟件，如注塑機生產管理系統、線切割機生產管理系統。
 

　　從現場展品及工作人員交流情況分析，發那科互聯網產品重點在制造領域扎根，主推MES系統且配套云端服務，和上下游第三方進行對接互通，專機配備專有系統。
 

 

　　攜匯智聯技術(北京)有限公司是中國機床工具工業協會控股公司，聯合多家制造企業進行NC-Link標準推廣，并實施設備互聯互通。
 

　　從現場展品分析，攜匯智聯聯合多家單位制定統一標準協議，并和多家企業設備進行數據互聯互通，在展臺打造一套自動化機器人和設備產線，體現出其統一組織能力。
 

攜匯智聯互聯互通產品
 

　　三、總結
 

　　通過考察本次展會可以看到，同行產品的主要研發方向有3個：(1)碳中和，節能環保；(2)技術創新，多學科、多功能、多工藝融合，數字化、智能化；(3)新能源汽車市場開拓。
 

　　針對碳中和這個目標，機床廠家提出了工藝優化和設計多工藝融合機床的概念，從而提高效率、降低能耗；而機器人方面則是通過本體的輕量化來實現，協作機器人在此方面具有明顯優勢。傳統工業機器人的負載自重比一般在1:20左右，而協作機器人的負載自重比可達到1:4左右，極大提高了能源的利用效率，減少碳排放，有利于實現碳中和，因此協作機器人在輕負載領域得到越來越廣泛的應用和推廣。碳中和是未來全球的發展潮流，誰也無法抗拒，企業應該順應潮流的發展，及時作出戰略調整及技術儲備。從目前各機器人廠家的技術發展趨勢和近期參與的相關項目來看，機器人輕量化是必然的趨勢，不管是協作機器人還是工業機器人。
 

　　數字化、智能化，是未來產線發展的趨勢，尤其是目前ChatGPT的興起，可大大提高AI在智能化生產中的應用，縮短調試時間。并且國家大力推動制造業數字化轉型，各企業也爭相涉足數字化、信息化，將有效助推借助互聯網技術手段提升企業生產效率。
 

　　近年新能源汽車的火熱，帶動了上下游產業的熱度，很多機床廠家紛紛推出針對新能源汽車零件加工的解決方案。機器人方面也是如此，國內大多數機器人廠家都在針對新能源汽車和鋰電行業開發大負載機器人和示范產線。如想進入新能源汽車領域，相關針對工藝的開發、成本的壓縮，以及銷售渠道的拓展等，都非常重要，具有一定的挑戰性。今年新能源汽車增長不及預期，而各大汽車廠家都在大力投入新產線建設或者擴產，等產線都落地后，會有一段時間出現產能飽和的狀態，想要等下一次擴產的風口估計又需要一段時間。
 

　　來源：協會工業機器人應用分會(李鴻基 余天榮)